Dossier Il controllo solare delle superfici trasparenti ... · IL CONTROLLO SOLARE DELLE SUPERFICI...
Transcript of Dossier Il controllo solare delle superfici trasparenti ... · IL CONTROLLO SOLARE DELLE SUPERFICI...
ILCONTROLLOSOLAREDELLESUPERFICITRASPARENTIDELL’INVOLUCROEDILIZIO
1.Introduzione
Ilfattoresolaregdiunasuperficievetrataindicalapercentuale
di energia termica τe che la attraversa, rispetto al totale
dell’energiaincidentesullasuperficiestessa.
Nelcasodiunavetrataisolante,ilfattoresolaresiarricchiscedi
un ulteriore contributo: è,infatti, rappresentato, oltre che
dall’energia che la attraversa in modo diretto τe, anche dal
flusso di calore secondario qitrattenuto dal vetrocamera e
trasmessoversol’interno.
Il fattore solare è un parametro determinante nella
progettazione di un edificio, soprattutto quando gli ambienti
presentano ampie superfici trasparenti, poiché è in grado di
quantificare il calore che entra negli ambienti interni,
ricoprendoun’importanzaassai rilevantenelladeterminazione
delbilancioenergeticocomplessivodell’edificio.
Nei mesi invernali, infatti, gli apporti solari gratuiti contribuiscono a ridurre il fabbisogno
energetico per il riscaldamento, ma, comportando un aumento della temperatura interna,
possono essere problematici nella stagione estiva se non correttamente considerati durante la
fase progettuale o durante la scelta del prodotto vetrario, in modo particolare per i paesi
mediterranei.
2.LedisposizioniinmateriafornitedalD.M.“RequisitiMinimi”edallaUNI/TS11300-1
Lacrescenteattenzioneall’isolamentodell’edificio,nonsoloriguardoalriscaldamentodurantela
stagioneinvernale,maancheallaclimatizzazioneneimesiestivi,haportatopiùrecentementela
normazioneitalianaedeuropeaarichiederemaggioricontributiatuttiicomponentidellafacciata,
g=τe+qi
qi
g= τe
τe
τe
ancheperleesigenzediraffrescamentoestivoo,quantomeno,dicontenimentodellatemperatura
internadegliambienti.
Già il D.P.R. 2 aprile 2009, n.59 imponeva limiti prestazionali al fattore solare g del vetro,
prescrivendol’utilizzodivetratecong≤50%,qualorafossedimostratalanonconvenienzatecnica
e/oeconomicadisistemischermantiesterni.Taledettame,miratoalmiglioramentodelcomfort
internoeallariduzionedelfabbisognoenergeticoestivo,harappresentatounpraticoriferimento,
perchéilparametrogriguardavalesolesuperficivetrateeperchélargamenteutilizzatointuttele
normearmonizzatedeiprodottivetrari,permettendocosìunimmediatoriscontro.
Più recentemente ilDecreto“RequisitiMinimi”
del2015haintrodottoilfattoreditrasmissione
globale di energia solare ggl+sh, in cui g è il
fattore solare ed i pedici gl e sh indicano
rispettivamente i contributi forniti dal vetro e
quelli dalle schermature. ggl+sh tiene conto
quindi non solodel ruolodel vetro (glass),ma
anche di eventuali schermature mobili
(shading), purché, come precisato dalla
specifica tecnicaUNI/TS11300-1alPar.14.3.3,
sianoapplicate inmodosolidalecon l’involucroedilizioenon liberamentemontabiliesmontabili
dall’utente.
Il parametro ggl+sh, non è previsto nelle altre disposizioni normative italiane, né nelle direttive
europee,nénellenormediprodottoarmonizzatedelvetroedeglielementiserramentistici.Esso
interessa,piùinparticolare,lesolechiusuretrasparentidelimitantiunambienteclimatizzatoverso
l’esternoconorientamentodaEstaOvest,passandoper Sud, e vadeterminato considerando il
soleggiamentodelmesediluglioeconl’utilizzodieventualischermaturesolarimobili.
2.1Applicazioni
2.1.1RistrutturazioniimportantidisecondolivelloeRiqualificazionienergetiche
Peralcunetipologiediinterventi,ilDecreto“RequisitiMinimi”fissailvaloremassimodelfattoredi
trasmissione di energia solare totaleggl+sh della componente finestrata, il quale deve risultare
ggl+sh≤0.35pertuttelezoneclimaticheequalunquesialadestinazioned’usodell’edificioincuila
stessasiainserita.
Inparticolare,illimiteggl+sh≤0.35riguardasoltantogliedificisottopostialleseguentitipologiedi
interventi:
a) edificisoggettiaristrutturazioniimportantidisecondolivello,cioèinterventisull’involucro
edilizio conun’incidenza superioreal 25%della superficiedisperdente lorda complessiva
dell’edificio,comprensivoditutteleunitàimmobiliarichelocostituiscono;
b) edificioggettodiriqualificazioneenergetica,ossiaaltretipologiediinterventinonricadenti
nella fattispecie della precedente lettera a), quali, a titolo indicativo e non esaustivo, la
manutenzioneordinariaostraordinaria,laristrutturazioneeilrisanamentoconservativo.
Sonoesclusigliedificiadibitiadattivitàindustrialieartigianali(categoriaE.8).
2.1.2Edificidinuovacostruzione,AmpliamentivolumetricieRistrutturazioniimportantidiprimo
livello
Pergliinterventidinuovacostruzione,gliampliamentivolumetricioleristrutturazioniimportanti
diprimolivello,cuisonorichiesteverifichesullaprestazioneglobaledell’edificioesulleefficienze
degli impianti in esso installati, il parametro di riferimento, rispetto al quale si richiede di
effettuarelaverifica,nonèggl+sh,bensìilrapportotral’areasolareequivalenteestivael’areadella
superficieutile(Asol,est/Asuputile).
Nel dettaglio, l’area solare equivalente estiva Asol,est tiene conto non solo del vetro e delle
schermature, ma anche dell’ombreggiatura offerta da corpi, ostruzioni esterne ed aggetti,
orizzontali e verticali, nonché della latitudine in cui è inserito l’edificio in esame e del suo
orientamento.Essasicalcolacomesommatoriadelleareeequivalentidiognicomponentevetrato
k,secondolarelazione:
𝐴!"#,!"# = 𝐹!!,!"×!
𝑔!"!!!× 1− 𝐹! ×𝐴!,!×𝐹!"#,!"# 𝑚!
dove:
𝐹!!,!"! è il fattore di riduzione per ombreggiatura relativo ad elementi esterni per l’area di captazionesolareeffettivadellasuperficievetratak–esima,riferitoalmesediluglio;
𝑔!"!!! è il fattore di trasmissione di energia solare totale, attraverso il quale si considera l’esposizionedellafinestrainesame;
𝐹! è la componente che tiene in considerazione l’area del telaio del serramento e, nello specifico,rappresentailrapportotral’areaproiettatadeltelaioel’areaproiettatatotale delcomponentefinestrato;
𝐴!,! èl’areaproiettatatotaledelcomponentefinestrato(areadelvanofinestra);
𝐹!"#,!"# è il fattore di correzione per l’irraggiamento incidente, ricavato come rapporto tra l’irradianza media nel mese di luglio, nella località e sull’esposizione considerata, e l’irradianzamediaannualediRoma,sulpianoorizzontale.
IvalorimassimiimpostidalDecreto“RequisitiMinimi”alrapporto(Asol,est/Asuputile)sonoriportati
nellaseguenteTabella.
Categoriadell’edificio Tuttelezoneclimatiche
CategoriaE.1fattaeccezionepercollegi,conventi,
casedipena,casermenonchéperlacategoriaE.1(3)≤0.030
Tuttiglialtriedifici ≤0.040
Siricordainoltrecheilfattoreditrasmissioneglobaledienergiasolareggl+shètraiparametriche
caratterizzanol’edificiodiriferimento(1)edinfluiscesulleverificherelativeagliindicidiprestazione
energeticaglobaledell’edificio.
2.2.Ilcalcolodelfattoreditrasmissioneglobaledienergiasolareggl+sh
Sulpianopratico,perilcalcolodiggl+shènecessariodapprimadeterminareilfattoresolarerelativo
alsolovetroggl;perotteneretaleparametroènecessarioconoscereilfattoresolaregmisurato
con incidenza normale (normato dalla UNI EN 410 e rinominato ggl,n dalla UNI/TS11300-1),
nonché il fattore di esposizione Fw, di cui la suddetta UNI/TS fornisce i valori, in funzione del
mese(2),dell’esposizioneedeltipodivetrata(vetrosingolo,vetrataisolantedoppiaotripla).
Calcolato quindi il fattore solare del solo vetro ggl, si procede a stimare la trasmittanza solare
complessivaggl+shdovutaancheaglielementischermanti.
(1)Edificioidenticointerminidigeometria,orientamento,ubicazione,destinazioned’usoesituazioneal contorno, nel quale gli elementi costruttivi abbiano le caratteristiche energetiche e i parametrienergeticiindicatinelleTabelledell’AppendiceAdelDecreto“RequisitiMinimi”.Inrelazionealfattoresolare, indipendentemente dalla zona climatica, l’edificio di riferimento ha ggl+sh=0.35 per tutte lefinestreversol’esternoconorientamentodaEstaOvest,passandoperilSud.(2)IlDecreto“RequisitiMinimi”indicadiutilizzare,aifinidelcalcolo,ivaloridelmesediluglio.
Il fattoredi riduzionedovutoagli elementi schermanti (ggl+sh/ggl ) è generalmente fornitodal
produttore.Inassenzaditaleindicazione,talefattoreèricavabiledalprospettoB.6dell’Appendice
BdellaUNI/TS11300-1,inrelazionealtipoditendautilizzataealsuoposizionamentorispettoal
vetro.
Preme, però, rilevare che, all’interno della UNI/TS11300-1 non è definita, né risulta chiarita in
modo univoco, la distinzione tra elementi schermanti ed elementi oscuranti, e l’elenco di
schermaturefornitosembrerebbenon in lineacon le indicazionidelleDirettivecomunitarie,che
richiedono un approccio basato solo sulle prestazioni fornite e non sulle soluzioni proposte dal
mercatoinrelazioneaisingoliprodotti.Tale incongruenzapotrebbeessersuperataprendendoa
riferimento la definizione di schermature solari esterne riportata nell’Allegato A del
D.Lgs.192/2005,chepermettedirappresentaremegliolagammadisoluzionidisponibili:“sistemi
che, applicati all'esterno di una superficie vetrata trasparente permettono una modulazione
variabile e controllata dei parametri energetici e ottico luminosi in risposta alle sollecitazioni
solari”.
Ferma restando la completezzadellanorma introdottadalDecreto “RequisitiMinimi”, si ritiene
chevisiano,purtuttavia,altripunticherichiedonounamaggioredefinizione:
- nel calcolo del fattore solareggl+sh per gli edifici soggetti a ristrutturazioni importanti di
secondo livello o a riqualificazione energetica non si tiene conto della parte opaca
rappresentatadaltelaiodelserramento,chelimitalasuperficieditrasmissionee,quindi,la
quantità di energia trasmessa. Data la varietà dei telai e delle superficie opache
conseguenti, il parametro è tutt’altro che ininfluente ed è infatti debitamente ed
opportunamente considerato per gli interventi di nuova costruzione, gli ampliamenti
volumetricioleristrutturazioniimportantidiprimolivello.
- il Decreto “Requisiti Minimi” impone di verificare il valore del parametro ggl+sh,
diversamente da quanto richiesto dalle norme armonizzate relative ai vari prodotti da
costruzione, lequali fannoriferimentoal fattoregtot, senzache idueparametrivengano
postiinrelazione.
3.Ilruolodeglielementivetrari
L’industriavetraria,al finedigarantirealmercatoprodottisemprepiùperformantidadestinare
all’involucroedilizio,hasviluppatoeincrementatotecnologiein
gradodimigliorarnesensibilmenteleprestazionienergetiche,in
termini di trasmittanza termica Ug, di fattore solare g e di
fattore di trasmissione luminosa τv (la quantità di energia
trasmessaattraversolavetrata,spessoindicatocomeTL).
Grazie a speciali depositi sulle lastre di vetro, realizzati sulle linee di
produzioneoconprocessimagnetronici fuori linea,questitreparametri
possonoesseremodificatialfinedirendereilprodottovetrarioidoneoallaspecificaapplicazione.
È,peresempio,possibilemassimizzarelatrasmissioneluminosaτvqualorasivogliaaumentarela
luminositàinterna,oppurevariareilfattoresolaregpermigliorareilcomportamentoglobaledel
manufatto.Tuttavia,poichétaliparametrinonsonototalmenteindipendenti,puòavvenirecheun
vetro a basso fattore solareg possa avere una trasmissione luminosa τv ridotta rispetto ad un
normalevetrofloat,effettochepuòessereridottoconl’adozionediopportunielementivetrari.
Sul mercato esistono, infatti, tipologie di vetri, detti selettivi, che abbinano un ridotto fattore
solare ad una buona trasmissione luminosa e si rivelano pertanto particolarmente adatti per le
nostrelatitudini,garantendounottimocomportamentodurantetuttelestagioni.
Nonesistealcunaspecificadefinizioneinambitonormativo,peròingergocommercialesiparladi
indicediselettivitàdiunvetroperdescrivereilrapporto𝑻𝑳 𝒈tralatrasmissioneluminosaedil
fattoresolare:quantopiùtaleindiceèelevato(finoa2ooltre),tantomaggioresaràlaselettività
delvetro.
È particolarmente importante sapere che, utilizzando vetri selettivi che, come detto, abbinano
efficacementeunbassofattoresolareabuonecaratteristicheditrasmissioneluminosa,laverifica
prescritta dal Decreto “Requisiti Minimi” è facilmente superata, senza ricorrere all’utilizzo di
schermaturemobilioppureadelementioscuranti.
Attraverso il valore del fattore solare del vetro, fornito dal vetraio in sede di Dichiarazione di
Prestazione (DoP), e conoscendo le caratteristiche prestazionali delle eventuali schermature
mobili,èpossibilecalcolareilfattoresolaretotaledellachiusuratrasparenteggl+sh.
τv
Per quel che riguarda il comportamento
energetico di una vetrata isolante, che
costituisceoramaiilprodottovetrariostandard,
la tipologia di rivestimento superficiale
applicato sulle lastre riveste un ruolo
determinante per la definizione della
prestazione.
Il deposito, finalizzato a controllare gli scambi
perirraggiamentoattraversoilvetro,èingrado
di filtrare in modo selettivo le radiazioni
elettromagnetiche e di abbattere l’emissività,
finanche a valori inferiori all’1%, pur
consentendodimantenerebuonivaloriditrasmissioneluminosa.
Leprincipalitecnologiediapplicazionedelcoatingsono:
- il processo pirolitico, che permette di ottenere un deposito di elevata resistenza
meccanica;
- ilprocessomagnetronico,cheèpiùversatile,poichéconsentediapplicarenumerosistrati
sovrapposti,conferendocaratteristichepiùvarieecomplessealprodotto,asecondadelle
esigenzaedelleprestazionirichieste.
4.Letipologiedivetrodisponibiliperunefficacecontrollosolare
Osservandoilcomportamentoenergeticodialcuniprodottivetrari,emergeconevidenzache
la forte innovazione tecnologica ha permesso di migliorare le prestazioni della vetrata, in
terminidi controllo solare, comevisibiledallaTabella sottostante, incui si riportano,apuro
titolo informativo, i valori ottenuti utilizzando alcune tipologie di prodotti disponibili sul
mercato.
Com’èpossibilerilevare,iprodottivetrariadalteprestazionioffronocaratteristicheintermini
diindicediselettività𝑻𝑳 𝒈quasidoppierispettoaquellediunavetrataisolantetradizionale.
L’adozionedi tali vetri consentedi rispettare idettamiministeriali relativial controllo solare
senzalanecessitàdiimpiegaresistemisolarimobili.
Esempio di calcolo: si sceglie di utilizzare, tra le diverse composizioni
proposte dalla tabella, la soluzione di vetrata isolante che presenta un
coating selettivo a medie prestazioni, per la quale si ottiene il seguente
comportamentoenergetico:
- trasmittanzatermicaUg=1.0W/m2K
- fattoresolareg=0.38
Volendo esaminare il caso più critico, si assumono le seguenti
considerazioni:
- assenzadischermaturemobilidiausilio,ossia(ggl+sh/ggl)=1
- finestraorientataconl’esposizionepiùgravosa,indifferentementeEstoOvest,aventeper
ilmesediluglioFw=0.915
si ottiene ggl+sh= 0.348, che rispetta la relazione ggl+sh ≤ 0.35 imposta dal Decreto “Requisiti
Minimi”,senzachevisialanecessitàdiinstallareelementidischermosolare.
Gennaio2016
Composizionedellavetrataintercapedine:16mmArgon
Caratteristicheenergetiche
Trasmittanzatermica
Caratteristicheottiche
IndicediSelettività
vetrataisolante g(%) αe(%) Ug(W/m2K) τv(%) ρv(%) TL/g(/)
lastraesterna* lastrainterna* EN410 EN410 EN673 EN410 EN410 /
senzacoating senzacoating 78 8 2.6 82 13 1.05
senzacoating bassoemissivo 62 19 1.1 79 13 1.27
selettivo senzacoating 43 27 1.1 72 10 1.67
selettivo bassoemissivofaccia4 36 27 0.9 65 18 1.80
selettivomedieprestazioni
senzacoating 38 25 1.0 71 16 1.87
selettivoalteprestazioni
senzacoating 28 30 1.0 61 14 2.17
selettivoconminimog
senzacoating 23 49 1.1 40 20 1.74
*Nota:Pericriteriminimidisicurezzadellelastre,occorrefareriferimentoallanormaUNI7697